Dè a th’ ann an Cunntas Coulomb?

Is e dòigh a th’ ann an cunntadh Coulomb a bhios a’ cumail sùil air a’ chìs dealain a tha a’ sruthadh a-steach agus a-mach à bataraidh le bhith a’ tomhas sruth gu leantainneach agus ga fhilleadh a-steach thar ùine. Tha an dòigh seo a’ leigeil le siostaman riaghlaidh bataraidh tuairmse a dhèanamh air a’ chomas agus an staid cosgais a tha air fhàgail gun a bhith a’ tomhas an lùth a tha air a stòradh gu dìreach.

Tha am prionnsapal bunaiteach air cùl cunntais coulomb a’ toirt a-steach a bhith a’ cumail sùil air a h-uile uair amp- a thèid a-steach no a-mach à bataraidh. Bidh resistor mothachaidh mionaideach a’ tomhas sruth an t-sruth, agus bidh cuairt shònraichte a’ fighe a-steach nan tomhasan sin thar amannan. Nuair a chuireas tu cosgais air bataraidh aig 2 amp airson 3 uairean a thìde, bidh an siostam a’ cunntadh 6 amp-uair a chaidh a chur ri comas a’ bhataraidh. Nuair a thèid an leigeil ma sgaoil, bidh am pròiseas a’ ruith air ais, a’ toirt air falbh amp-uairean mar a bhios sruth a’ sruthadh a-mach.

Bidh sgoltagan riaghlaidh bataraidh a’ coileanadh an àireamhachadh seo gu leantainneach, mar as trice a ’samplachadh gnàthach mìltean de thursan san diog. Tha am foirmle amalachaidh sìmplidh: tha an t-atharrachadh ann an cosgais co-ionann ri sruth air iomadachadh le ùine, air atharrachadh airson èifeachdas coulombic. Tha èifeachdas Coulombic a’ toirt cunntas air nach gabh a h-uile cosgais a tha air a stòradh aig àm cosgais fhaighinn air ais nuair a bhios call ann mar thoradh air strì a-staigh, ath-bheachdan taobh, agus sgaoileadh teas.

Bidh buileachadh an latha an-diugh a’ cleachdadh tionndairean analog 16-bit no nas àirde- gu-didseatach le paidhir le microcontrollers. Tha an Maxim MAX17303X + agus Renesas RAA489206 a’ riochdachadh fuasglaidhean bathar-cruaidh àbhaisteach, anns a bheil pròiseasairean freumhaichte a bhios a’ làimhseachadh gnìomhachd matamataigeach. Bidh na sgoltagan sin a’ stòradh paramadairean bataraidh ann an cuimhne neo-luaineach, a’ dèanamh cinnteach gum mair an dàta eadhon nuair a bhios am bataraidh a’ drèanadh gu tur.

Coulomb Counting

Tha cosgais bataraidh lithium-ion gu mòr an urra ri cunntadh coulomb ceart gus casg a chuir air cus cosgais agus beatha bataraidh a mheudachadh. Rè na h-ìre cosgais seasmhach a tha ann an-dràsta, bidh cunntadh coulomb a’ cumail sùil air an ìre de chosgais a thèid a-steach do cheallan a’ bhataraidh. Mar a bhios am bataraidh a’ dlùthachadh ri làn chomas agus a’ gluasad gu cosgais bholtaids seasmhach, feumar an sruth crìonaidh a thomhas gu mionaideach gus faighinn a-mach cuin a bhios cosgais deiseil.

Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh a’ cleachdadh dàta cunntais coulomb gus co-dhùnaidhean cosgais èiginneach a dhèanamh. Ma lorgas an siostam gun deach 2.3 amp{2}}uair a chur ris aig àm cosgais agus gu bheil comas ìre a’ bhataraidh aig 2.5 amp-uair, tha fios aige gu bheil timcheall air 92% air a’ bhataraidh a ghearradh. Tha am fiosrachadh seo a’ cur casg air an t-suidheachadh cunnartach a thaobh a bhith a’ putadh sruth a-steach do chill ion lithium làn-luchdaichte, a dh’ fhaodadh ruith teirmeach adhbhrachadh.

Bidh an dòigh a’ fàs gu sònraichte luachmhor ann an-aplacaidean cosgais luath far an ruig sruthan cosgais 3C no nas àirde. Aig na h-ìrean sin, tha -dòighean tuairmseach stèidhichte air bholtaids a’ fàiligeadh ri linn tuiteam mòr bholtachd thairis air strì a-staigh. Tha cunntadh Coulomb fhathast earbsach leis gu bheil e a’ tomhas gu dìreach an fhìor ghluasad cosgais ge bith dè an atharrachadh bholtachd.

A’ cur factaran èifeachdais ann an àireamhachadh ann an dòigh eadar-dhealaichte aig diofar ìrean. Dh’ fhaodadh bataraidh lithium-ion èifeachdas 99% a nochdadh aig àm cosgais ìosal ach tuiteam gu 95% aig ìrean àrda mar thoradh air barrachd gineadh teas. Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh adhartach ag atharrachadh na h-algorithms cunntais coulomb aca a rèir teòthachd fìor-ùine agus tomhasan gnàthach.

Tha staid cosgais a’ riochdachadh a’ chomais a tha ri fhaotainn mar cheudad den chomas as àirde. Bidh cunntadh Coulomb a’ tomhas SOC le bhith a’ roinneadh a’ chosgais cruinnichte le comas iomlan a’ bhataraidh. Ma tha bataraidh 50 amp-uair a thìde air 15 amp-uair a lìbhrigeadh bhon làn chosgais, tha an SOC co-ionann ri 70%.

Feumaidh an àireamhachadh fios a bhith agad air an àite tòiseachaidh. Mar as trice bidh siostaman bataraidh a’ tòiseachadh SOC nuair a ruigeas am bataraidh staid aithnichte - an dàrna cuid làn chasaid (air a chomharrachadh le bhith a’ ruighinn crìoch bholtachd cosgais le glè bheag de shruth) no air a sgaoileadh gu h-iomlan (a’ bualadh air an gearradh bholtachd ìosal). Faodaidh tomhas bholtachd cuairte fosgailte aig amannan fois cuideachd puingean calibration a thoirt seachad le bhith a’ toirt iomradh air clàran sgrùdaidh a bhios a’ mapadh bholtaids gu SOC.

Bidh teòthachd a 'toirt buaidh mhòr air an dà chuid comas bataraidh agus èifeachdas coulombic. Dh’ fhaodadh bataraidh ian lithium 100 amp-uair a thìde aig 25 ceum a thoirt seachad ach dìreach 80 amp-uair aig -10 ceum . Bidh buileachadh sòlaimte a’ toirt a-steach dìoladh teòthachd, ag atharrachadh a’ chomais èifeachdach stèidhichte air leughaidhean thermistor.

Tha aois bataraidh a’ dèanamh iom-fhillte air tuairmse SOC thar beatha a’ bhataraidh. Dh’ fhaodadh nach glèidh pacaid bataraidh dà bhliadhna- ach 85% den chomas tùsail aige. Às aonais ath-chothromachadh bho àm gu àm, bhiodh cunntadh coulomb fhathast a’ tomhas SOC stèidhichte air a’ chomas tùsail 100%, a’ leantainn gu tuairmsean a bha a’ sìor fhàs mearachdach. Bidh mòran shiostaman a’ dèiligeadh ris an seo tro staid-algorithms slàinte a bhios a’ cumail sùil air ìsleachadh comais thar chuairtean sgaoilidh.

Bidh còig prìomh thùsan mearachd a’ toirt buaidh air cruinneas cunntais coulomb. Tha mearachdan mothachaidh gnàthach a’ riochdachadh an fhiosraiche as cudromaiche-eadhon mearachd cuir dheth 10 milliamp a’ cruinneachadh gu 0.24 amp-uair thairis air 24 uairean. Ann am bataraidh 50 amp-uair, tha seo ag eadar-theangachadh gu mearachd SOC 0.5% gach latha.

Tha mearachdan tuairmseachaidh amalachaidh ag èirigh bho nàdar samplachadh air leth siostaman didseatach. Le bhith a’ cleachdadh amalachadh ceart-cheàrnach le samplachadh neo-àbhaisteach bheir sin a-steach mearachdan nuair a bhios sruth ag atharrachadh gu luath. Bidh eadar-ama samplachaidh 1-dàrna a’ toirt a-mach glè bheag de mhearachd le luchdan ag atharrachadh gu slaodach ach faodaidh e mion-fhiosrachadh cudromach a chall aig àm spìcean cumhachd obann. Bidh siostaman ùr-nodha gu tric a’ cleachdadh dhòighean amalachaidh aig ìre nas àirde leithid trapezoidal no riaghailt Simpson gus na mearachdan sin a lughdachadh.

Tha mì-chinnt comas bataraidh mar thoradh air atharrachaidhean saothrachaidh, buaidhean teothachd, agus aois. Dh'fhaodadh dà chealla bhon aon bhaidse riochdachaidh a bhith eadar-dhealaichte le 2-3% ann an comas fìor. Tha an mì-chinnt seo gu dìreach ag eadar-theangachadh gu mearachd tuairmse SOC-ma tha thu den bheachd gu bheil am bataraidh a’ cumail 50 amp-uairean ach gu bheil e a’ cumail 49, bidh an SOC agad àrd gu riaghailteach le 2%.

Bidh gluasad oscillator ùine a’ toirt buaidh air a’ phàirt ùine den aonachadh gnàthach. Bidh oscillator criostail le cruinneas 50 ppm a’ toirt a-steach dìreach mearachdan beaga thar amannan goirid ach faodaidh e cruinneachadh thairis air seachdainean no mìosan de dh’ obair leantainneach. Bidh teodhachd -oscillators criostal le dìoladh a’ lughdachadh tùs na mearachd seo gu ìrean glè bheag airson a’ mhòr-chuid de thagraidhean.

Tha mearachdan mean air mhean a’ riochdachadh an dùbhlan bunaiteach le cunntadh coulomb. Eu-coltach ri tomhasan sa bhad a bhios ag ath-shuidheachadh le gach leughadh, bidh mearachdan amalachaidh ag èirigh thar ùine. Bidh mearachd 1% gach cearcall gu bhith na mhearachd 10% às deidh deich cuairtean mura h-eil an siostam ag ath-chothromachadh. Sheall rannsachadh a chaidh fhoillseachadh ann an Energies (2021) gum faod mearachdan tionalach ùine tuairmsean SOC “gu tur neo-dhligheach” a thoirt seachad thar amannan fada gun cheartachadh.

Tha cruinneas àbhaisteach a’ dol bho 3-4% ann am buileachadh bunaiteach gu nas lugha na 2% le algorithms leasaichte. Bidh siostaman a tha a’ cothlamadh cunntadh coulomb le ceartachadh stèidhichte air bholtadh a’ cleachdadh sìoltachain Kalman a’ coileanadh cruinneas nas ìsle na 1%. Tha PowerTech Systems ag aithris gu bheil mearachdan tomhais nas lugha na 1% anns na toraidhean cunntais coulomb malairteach aca airson tagraidhean lithium-ion.

Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh a’ fighe a-steach cunntadh coulomb mar phrìomh dhleastanas còmhla ri cothromachadh cealla, riaghladh teirmeach, agus cuairtean dìon. Tha an sensor gnàthach, mar as trice resistor shunt mionaideach eadar 0.5 agus 5 milliohms, na shuidhe anns a’ phrìomh shlighe gnàthach. Tha mothachairean buaidh talla a’ tabhann roghainn eile airson tagraidhean gnàthach àrd, a’ toirt aonaranachd galvanic agus a’ cur às do dhraghan mu sgaoileas cumhachd.

Bidh firmware microcontroller a’ buileachadh an algairim amalachaidh agus a’ riaghladh cleachdaidhean calibration. Nuair a lasadh carbaid no nuair a thòisicheas inneal, leughaidh am BMS an SOC mu dheireadh a chaidh a stòradh bho chuimhne neo-luaineach. Bidh e an uairsin a’ tòiseachadh a’ cunntadh coulombs bhon àite tòiseachaidh seo. Bidh an siostam a’ stòradh ùrachaidhean bho àm gu àm-bidh cuid de chuir an gnìomh a’ sgrìobhadh gu cuimhne flash a h-uile beagan mhionaidean gus dèanamh cinnteach nach tèid ach glè bheag de chall dàta nuair a bhriseas cumhachd ris nach robh dùil.

Bidh BMS càraichean ann an carbadan dealain a’ cleachdadh buileachadh cunntais coulomb air leth ionnsaichte. Bidh siostam riaghlaidh bataraidh Tesla, mar eisimpleir, a’ sampaill gnàthach aig ìrean kilohertz agus a’ cleachdadh grunn ìrean sìolaidh gus fuaim mothachaidh a lughdachadh. Bidh an siostam a’ cumail cunntairean coulomb fa-leth airson gach modal no buidheann cealla, a’ comasachadh mì-chothromachadh comais a lorg a dh’ fhaodadh ceallan fàiligeadh a chomharrachadh.

Feumaidh siostaman bataraidh gnìomhachais airson stòradh clèithe no cian-chonaltradh earbsa eadhon nas àirde. Bidh na tagraidhean sin gu tric a’ ruith mothachadh gnàthach dùbailte no trì-fhillte, a’ dèanamh coimeas eadar ioma-mhothadairean gus fàilligidhean a lorg. Nuair a bhios leughaidhean mothachaidh a’ dol seachad air fulangas iomchaidh, faodaidh an siostam an sensor lochtach aithneachadh agus a sgaradh fhad ‘s a tha e a’ leantainn air adhart ag obair air na mothachaidhean a tha air fhàgail.

Tha ath-calibrachadh bho àm gu àm deatamach airson a bhith a' cumail suas cruinneas san fhad-ùine. Bidh an dòigh-obrach as sìmplidh a’ cur cosgais iomlan air a’ bhataraidh gus an tuit an sruth cosgais fo stairsneach (mar as trice C / 20), agus an uairsin ath-shuidheachadh SOC gu 100%. San aon dòigh, le bhith a’ leigeil a-mach chun ghearraidh bholtachd ìosal ag ath-shuidheachadh SOC gu 0%. Bidh mòran innealan luchd-cleachdaidh a’ coileanadh an calibration seo gu fèin-ghluasadach gach 20-30 cearcall cosgais.

Bheir calibration bholtaids cuairte fosgailte cothroman ceartachaidh nas trice. Às deidh don bhataraidh a bhith na laighe airson 30 mionaidean gu grunn uairean a thìde, socraichidh bholtadh an uidheim chun fhìor luach cuairteachaidh fosgailte aige. Faodaidh am BMS an uairsin iomradh a thoirt air clàr sgrùdaidh OCV-SOC gus an dearbh SOC a dhearbhadh agus mearachd cunntais coulomb cruinnichte sam bith a cheartachadh. Tha an dòigh seo ag obrachadh as fheàrr le ceimigean bataraidh a tha a’ taisbeanadh bholtadh làidir- co-dhàimh SOC, leithid lithium nicil cobalt manganese oxide (NMC).

Bidh algorithms cunntais coulomb leasaichte a’ toirt a-steach ceartachaidhean èifeachdais coulombic. Tha rannsachadh le Ng et al. (2009) gu bheil cunntasachd airson cosgais agus èifeachdas sgaoilidh fa leth a’ leasachadh cruinneas gu mòr. Rè cosgais, mar as trice bidh bataraidhean lithium-ion a ’nochdadh èifeachdas 98-99.5%, fhad‘ s a tha èifeachdas sgaoilidh a ’tighinn faisg air 99.8-99.9%. Bidh na luachan sin ag atharrachadh a rèir teòthachd, ìre làithreach, agus staid slàinte.

Bidh fusion sìoltachain Kalman a’ cothlamadh cunntadh coulomb le tomhas bholtachd ann an àm fìor. Bidh an sìoltachan a’ tomhas an dà dhòigh measaidh stèidhichte air an mì-chinnt coimeasach aig gach àm. Aig sruthan àrda far a bheil tomhas bholtachd neo-earbsach mar thoradh air tuiteaman mòra IR, tha an sìoltachan ag earbsa gu bheil coulomb a’ cunntadh barrachd. Aig amannan fois, bidh tomhas bholtachd a’ faighinn cuideam. Tha an dòigh atharrachail seo a’ coileanadh a’ chuid as fheàrr den dà dhòigh.

Tha algorithms ionnsachadh innealan a’ riochdachadh fìor thoiseach tuairmse SOC. Faodaidh lìonraidhean neural a tha air an trèanadh air mìltean de chuairtean cosgais ionnsachadh mu ghiùlan bataraidh sònraichte a bhios modalan sìmplidh ag ionndrainn. Faodaidh na siostaman sin ro-innse eadhon nuair a tha coltas ann gu bheil mearachdan cruinnichte a’ fàs cudromach agus a’ brosnachadh cleachdaidhean calibidh iomchaidh.

Coulomb Counting

Tha tuairmse SOC stèidhichte air bholtachd a’ strì ri bataraidhean lithium iarann phosphate (LFP), a chumas lùban bholtachd iongantach rèidh thairis air 20-90% SOC. Tha atharrachadh de dìreach 50-100 millivolts a’ tachairt thairis air an raon iomlan seo. Bidh cunntadh Coulomb ag obair a cheart cho math ge bith dè na feartan bholtachd a tha aig ceimigeachd bataraidh.

Bidh an dòigh ag obair gu leantainneach aig an dà chuid cosgais agus sgaoileadh gun a bhith ag iarraidh air a’ bhataraidh fois. Feumaidh modhan stèidhichte air bholtaids gum fuirich am bataraidh leisg airson 30 mionaidean gu grunn uairean a thìde gus leughaidhean bholtaids cuairte fosgailte ceart fhaighinn. Ann an tagraidhean carbaid dealain far am faodadh an càr a bhith air a dhràibheadh iomadh uair san latha, is ann ainneamh a bhios amannan fois mar sin a’ tachairt gu nàdarra.

Tha riatanasan àireamhachd fhathast beag an coimeas ri modhan-obrach stèidhichte air modail. Feumaidh buileachadh cunntais coulomb bunaiteach dìreach obair iomadachaidh is cur-ris, furasta a làimhseachadh le microcontrollers 8-bit saor. Bidh sìoltachain Kalman no dòighean lìonra neòil ag iarraidh pròiseasairean 32-bit le comasan puing-fleòdraidh agus ag ithe mòran a bharrachd cumhachd.

Bidh buaidhean teòthachd a’ toirt buaidh air cunntadh coulomb gu sònraichte tro atharrachaidhean comas seach am prionnsapal tomhais fhèin. Tha modhan stèidhichte air bholtachd a’ fulang an dà chuid ri teòthachd -atharrachaidhean comas an eisimeil agus gluasadan bholtachd an eisimeil teothachd -, gan dèanamh nas iom-fhillte airson dìoladh ceart.

Tha an riatanas airson SOC tùsail ceart a’ riochdachadh a’ chuingealachadh as bunaitiche aig cunntadh coulomb. Ma thòisicheas an siostam le luach SOC ceàrr, sealbhaichidh a h-uile àireamhachadh às deidh sin a’ mhearachd seo. Bidh siostaman bataraidh a chailleas cumhachd gu tur a’ call am puing iomraidh SOC, a’ toirt air a bhith an urra ri tomhas bholtachd san ath thoiseach tòiseachaidh.

Bidh fèin-sgaoileadh a' cruthachadh drèana sruth falaichte nach urrainn cunntadh coulomb a thomhas gu dìreach. Bidh bataraidhean lithium-ion fèin-ga sgaoileadh aig timcheall air 2-5% gach mìos aig teòthachd an t-seòmair, ag èirigh aig teòthachd àrd. Thar amannan stòraidh fada, tha an call comas neo-sgrùdaichte seo ag adhbhrachadh gum bi an SOC measta a’ gluasad nas àirde na an fhìor luach.

Bidh gluasad mothachaidh thar beatha an toraidh a’ lughdachadh cruinneas mean air mhean. Dh’ fhaodadh sensor gnàthach le mionaideachd tùsail 1% gluasad gu 2-3% thairis air còig bliadhna mar thoradh air aois phàirtean. Bidh tagraidhean chàraichean a’ sònrachadh seasmhachd mothachaidh thar 15 bliadhna agus tha an teòthachd a’ dol bho -40 ceum gu +85 ceum, a’ feumachdainn taghadh faiceallach de cho-phàirtean agus dealbhadh cuairteachaidh.

Tha comas bataraidh a’ seargadh rè beatha na dhùbhlan calibration leantainneach. Dh’ fhaodadh bataraidh comas 20% a chall thairis air 1000 cearcall. Mura dèan am BMS ath-mheasadh bho àm gu àm air a’ chomas fhìor, bidh àireamhachadh SOC a’ sìor fhàs dòchasach, a dh’ fhaodadh a bhith a’ ceadachadh suidheachaidhean cunnartach cus sgaoileadh.

Tha duilgheadas ann an sgaoileadh cumhachd mothachaidh gnàthaichte ann am-h-aplacaidean làithreach. Bidh sruth sgaoilidh 100 {8} amp tro resistor mothachaidh 1{{. milliohm a’ sgaoileadh 10 watt. Tha seo a’ riochdachadh call lùtha 0.3% ann an siostam 3.3-kilowatt - beag-bheag ach chan eil e glè bheag. Bidh shunts le frithealadh nas ìsle a’ lughdachadh call ach a’ lughdachadh cruinneas tomhais aig sruthan ìosal.

Bidh modhan tar-chinealach a’ cothlamadh cunntadh coulomb le dòighean taiceil a’ coileanadh coileanadh nas fheàrr. Bidh an sìoltachan Kalman leudaichte (EKF) a’ cleachdadh modal cuairteachaidh co-ionann bataraidh gus giùlan bholtachd a ro-innse stèidhichte air cunntadh coulomb, agus an uairsin a’ ceartachadh tuairmse SOC stèidhichte air an eadar-dhealachadh eadar bholtachd ro-mheasta agus tomhaiste. Cruthaichidh seo siostam fèin-cheartachaidh a chuireas crìoch air mearachdan cruinneachaidh.

Faodaidh speactroscopaidh bacadh electroceimiceach (EIS) cur ri cunntadh coulomb airson measadh staid slàinte. Le bhith a’ tomhas bacadh bataraidh aig ioma-tricead, tha an siostam a’ comharrachadh fàs an aghaidh a-staigh agus comas a’ seargadh. Bidh am fiosrachadh seo ag ùrachadh paramadair comais ann an àireamhachadh cunntais coulomb, a’ cumail suas cruinneas mar a bhios am bataraidh ag aois.

Faodaidh lìonraidhean neòil fuadain air an trèanadh air cosgais eachdraidheil-dàta sgaoilidh ro-innse pàtrain truaillidh comas. Tha na ro-innsean sin a’ comasachadh ath-chothromachadh for-ghnìomhach mus tig mearachdan cudromach. Bidh cuid de luchd-rannsachaidh ag aithris gu bheil cruinneas tuairmse SOC taobh a-staigh 1% a’ cleachdadh dòighean cunntais coulomb agus lìonra neural còmhla.

Bidh mion-sgrùdadh bholtachd eadar-dhealaichte aig àm cosgais a’ toirt seachad puingean calibration bho àm gu àm gun a bhith feumach air làn chosgais-cearcallan sgaoilidh. Bidh stùcan caractar anns an lùb dV / dQ a’ nochdadh aig luachan SOC sònraichte ge bith dè an comas a th ’ann, a’ comasachadh dearbhadh SOC iomlan. Tha an dòigh seo gu sònraichte èifeachdach le ceimigean lithium nicil manganese cobalt oxide.

Bidh ICan cunntais coulomb coisrigte a’ fighe a-steach a h-uile gnìomh riatanach ann an aon chip. Tha sreath BQ Texas Instruments agus teaghlach STMicroelectronics 'STC31xx a’ nochdadh an dòigh-obrach seo, a ’nochdadh ADC 16-bit, amalachadh gnàthach, mothachadh teothachd, agus eadar-aghaidh I²C / SPI. Bidh na sgoltagan sin a’ lughdachadh iom-fhillteachd dealbhaidh agus àite bùird fhad ‘s a tha iad a’ leasachadh cruinneas tomhais tro algorithms dìolaidh seilbh.

Tha taghadh resistor mothachaidh a’ toirt a-steach a bhith a’ cothromachadh cruinneas an aghaidh sgaoileadh cumhachd. Bidh resistor 0.5{5}}milliohm ann an tagradh 100-amp a’ sgapadh 5 watt ach a’ gineadh dìreach 50 millivolts làn-comharra sgèile, a’ feumachdainn amplifiers àrd a tha buailteach do dh’ fhuaim. Bidh resistor 5-milliohm a ’toirt seachad comharra 500 millivolts ach a’ sgaoileadh 50 watt-neo-iomchaidh anns a ’mhòr-chuid de thagraidhean. Bidh dealbhadh chàraichean àbhaisteach a’ cleachdadh resistors 0.1-1.0 milliohm le amplifiers eadar-dhealaichte a’ tabhann diùltadh modh cumanta 80-100 dB.

Bidh luchd-mothachaidh buaidh talla a’ seachnadh cùis sgaoileadh cumhachd gu tur le bhith a’ tomhas raon magnetach seach tuiteam bholtachd. Ach, bheir iad a-steach mearachdan cuir an aghaidh (mar as trice 50-200 mA ann an mothachaidhean ìre chàraichean), gluasad le teòthachd, agus a’ cosg barrachd air fuasglaidhean stèidhichte air shunt. Tha tagraidhean os cionn 200 amps a’ sìor fhàs fàbharach do luchd-mothachaidh Talla a dh’ aindeoin na cuingeadan sin.

Bheir taghadh analog gu-tionndair didseatach buaidh dhìreach air cruinneas. Tha ADC 12{5}} a tha a’ tomhas sruth sgèile làn 100 -amp- a’ toirt seachad timcheall air 25-dùmhlachd milliamp-iomchaidh airson tagraidhean àrd-chumhachd ach chan eil e iomchaidh airson innealan le sruthan leisg aig ìre milliamp. Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh ùr-nodha gu tric a’ cleachdadh luchd-tionndaidh 16-bit no eadhon 24-bit gus an raon fiùghantach a làimhseachadh bho shruthan cadail microamp gu ceudan de amp aig amannan luchdan as àirde.

Coulomb Counting

Bidh buileachadh charbadan dealain a’ nochdadh cunntadh coulomb aig sgèile. Bidh siostam riaghlaidh bataraidh Nissan Leaf a’ cumail sùil air sruth chìsean gach buidheann cealla, a’ leigeil leis a’ charbad tuairmsean raon a thaisbeanadh agus rabhaidhean a bhrosnachadh mus tig am bataraidh sìos. Às deidh ceudan de chuairtean sgaoilidh, bidh an siostam a’ cumail suas cruinneas SOC taobh a-staigh 3-5% tro ath-chothromachadh bho àm gu àm aig àm làn chìsean.

Bidh tomhasan bataraidh fòn cliste a’ cleachdadh buileachadh cunntais coulomb nas sìmplidhe air a chuingealachadh le cosgais agus caitheamh cumhachd. Mar as trice bidh na siostaman sin a’ coileanadh cruinneas 5-10%, gu leòr airson ceithir no còig bàraichean ìre bataraidh a thaisbeanadh ach nas mionaidiche na buileachadh chàraichean. Feumaidh am buidseat cumhachd airson a’ chuairt tomhais connaidh fuireach fo 100 microamps gus drèanadh mòr dìosganach a sheachnadh.

Feumaidh stòradh bataraidh sgèile-clèithe fìor chruinneas gus cosgais a mheudachadh-chlàradh sgaoilidh agus lorg air modalan a tha a’ fàiligeadh. Bidh na siostaman sin a’ cleachdadh mothachadh gnàthach gun fheum le shunts dùbailte agus ioma ADC. Bidh algorithms bathar-bog a’ dol thairis-thoir sùil air na tomhais agus eadar-dhealachaidhean bratach nas àirde na 0.5%, a’ comasachadh cumail suas ro-innseach mus tachair fàilligidhean.

Tha feum aig tagraidhean armailteach agus itealain air an earbsa as àirde, gu tric a’ cur an gnìomh mothachadh trì-fhillte le loidsig bhòtaidh. Bidh an siostam riaghlaidh bataraidh a’ dèanamh coimeas eadar trì cuairtean cunntais coulomb neo-eisimeileach agus a’ cleachdadh an luach meadhanach. Ma ghluaiseas mothaiche sam bith nas fhaide na crìochan iomchaidh, thèid a leigeil seachad fhad ‘s a bhios an siostam a’ clàradh a ’choire airson gnìomh cumail suas.

Tha rannsachadh a’ leantainn air dòighean airson cruinneas cunntais coulomb a leasachadh gun a bhith a’ cur iom-fhillteachd bathar-cruaidh no cosgais ris. Tha algorithms atharrachail a dh’ionnsaicheas giùlan sònraichte bataraidh anns a’ chiad dusan cearcall a’ nochdadh gealladh gun lughdaich iad mearachdan ann an innealan tomadach far a bheil calibration gach aonad neo-phractaigeach.

Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh gun uèir a’ cuir às don acfhainn uèirleas a tha a’ ceangal gach cealla ris a’ phrìomh rianadair. Bidh gach modal cealla a’ toirt a-steach a chunntair coulomb fhèin agus a’ sgaoileadh dàta tro phròtacal gun uèir. Bidh an ailtireachd seo a’ lughdachadh cuideam ann an carbadan dealain agus a’ sìmpleachadh co-chruinneachadh, ged a tha e a’ toirt a-steach dùbhlain mu bhith a’ sioncronadh ioma-tomhais neo-eisimeileach.

Dh’ fhaodadh gum bi feum aig bataraidhean stàite solid a thig a-steach gu cinneasachadh taobh a-staigh nam beagan bhliadhnaichean ri teachd air dòighean cunntais coulomb atharraichte. Tha na bataraidhean sin a’ nochdadh feartan cosgais eadar-dhealaichte agus dòighean aosda an coimeas ri ceallan gnàthach lithium-ion. Tha am prionnsapal bunaiteach mu bhith ag aonachadh sruth thar ùine fhathast dligheach, ach feumar ro-innleachdan calibachaidh agus feartan èifeachdais ùrachadh.

Tha amalachadh le càraid didseatach bataraidh a’ tabhann chothroman inntinneach. Le bhith a’ cumail suas modal àireamhachd mionaideach de staid gach bataraidh stèidhichte air an eachdraidh iomlan aige, dh’ fhaodadh siostaman cruinneas gun samhail a choileanadh ann an tuairmse SOC. Bhiodh na modailean sin a’ toirt a-steach cunntadh coulomb mar aon chur-a-steach am measg mòran, a’ ceangal dàta bho thomhasan sruth, bholtaids, teòthachd agus bacadh.

Chan eil bholtadh bataraidh a’ nochdadh gu dìreach an staid cosgais airson a’ mhòr-chuid de cheimigean. Bidh bataraidhean fosfáit iarann litium a’ cumail bholtadh cha mhòr seasmhach thairis air 20-90% SOC, a’ fàgail tuairmse stèidhichte air bholtadh neo-phractaigeach. Eadhon le bataraidhean lithium cobalt oxide aig a bheil co-dhàimh bholtachd-SOC nas fheàrr, tha an dàimh ag atharrachadh a rèir teòthachd, aois, agus sruth luchdan. Bidh cunntadh Coulomb a’ cumail sùil air an fhìor shruth cosgais ge bith dè an giùlan bholtachd a th’ ann.

Tha tricead calibration an urra ri riatanasan tagraidh agus fulangas mearachd. Mar as trice bidh innealan luchd-cleachdaidh a’ calibachadh gach 20-30 làn chuairt le bhith a’ cur cosgais gu 100%. Faodaidh carbadan dealain calibration gach mìos no nuair a ruigeas am bataraidh stàitean aithnichte. Faodaidh tagraidhean èiginneach a dh ’fheumas fìor chruinneas calibrachadh gach seachdain no ceartachadh leantainneach a chleachdadh tro shìoladh Kalman gus ath-calibration bho àm gu àm gu tur a sheachnadh.

Tha, tha cunntadh coulomb ag obair gu leantainneach anns gach taobh. Nuair a bhios e a' cur cosgais, bidh e a' cur coulombs ris mar a tha sruth a' sruthadh a-steach. Nuair a bhios e a' leigeil a-mach, bidh e a' toirt air falbh coulombs mar a tha sruth a' sruthadh a-mach. Bidh an siostam ag atharrachadh airson diofar èifeachdas coulombic anns gach taobh - mar as trice bidh èifeachdas cosgais a’ ruith 98 - 99%, fhad ‘s a tha èifeachdas sgaoilidh nas àirde na 99.5% airson bataraidhean lithium-ion.

Bidh cruinneas a’ dol sìos mura h-eil an siostam a’ cumail sùil air comas a’ seargadh. Mar a bhios bataraidhean ag aois, bidh iad a’ call comas fhad ‘s a tha an algairim cunntais coulomb a’ leantainn a ’cleachdadh an luach comas tùsail. Tha seo ag adhbhrachadh gum bi an SOC measta a’ sìor fhàs dòchasach. Bidh buileachadh BMS leasaichte bho àm gu àm a’ tomhas fìor chomas agus ag ùrachadh nam paramadairean àireamhachaidh, a’ cumail suas cruinneas a dh’ aindeoin aois.

Tha soirbheachas practaigeach cunntadh coulomb a’ tighinn bhon chothromachadh aige eadar sìmplidheachd agus mionaideachd. Ged nach eil e foirfe, tha e a’ toirt seachad mionaideachd gu leòr airson a’ mhòr-chuid de thagraidhean nuair a thèid iad còmhla ri calibration bho àm gu àm. Tha èifeachdas àireamhachd an dòigh ga dhèanamh air leth freagarrach airson innealan le cumhachd bataraidh far am feum an t-inneal-connaidh fhèin a bhith a’ cleachdadh glè bheag de chumhachd. Mar a bhios teicneòlas bataraidh a ’fàs agus tagraidhean stòraidh lùth a’ leudachadh, bidh cunntadh coulomb fhathast na inneal bunaiteach airson a bhith a ’riaghladh bataraidhean ath-thagraidh thar gach roinn den mhargaidh.